绞吸挖泥船绞刀造型及流场分析

摘要

近年来，绞吸挖泥船因具备适应性强、经济性好、易于大型化等优点被广泛运用于疏浚工程中。绞刀是绞吸挖泥船的重要组成部分，它也是绞吸挖泥船的主要工作部件之一。绞吸挖泥船的工作是绞刀切削土质与吸泥嘴吸入泥浆相结合的过程，绞刀切削下来的泥沙除被吸泥嘴吸入的部分外，其余部分会扩散至绞刀流域周围，造成周围水域的二次污染和挖泥船产量变化。随着国家对环境保护的重视，如何在保证泥沙产量的前提下控制污染区域的大小成为亟待解决的问题，而绞刀流场分析能够为此提供很好的解决方法。绞刀流场分析能够分析不同工况下泥沙颗粒对周围水域的污染范围和泥沙产量，为挖泥船施工参数设置提供可借鉴的数据。本文主要研究内容和成果如下： （1）根据绞刀造型理论选取合适的绞刀参数，创建刀臂轮廓线方程。在SolidWorks中对绞刀进行三维模型绘制，确定绞刀的空间结构。通过公式计算，为绞刀配置相应的电机和吸泥管； （2）在CFX中合理设置物料参数和边界条件，分析绞刀转速和吸泥嘴压力对绞刀流场的影响。绞刀转速的改变和吸泥嘴压力的变化分别会对绞刀速度场和压力场产生一定影响。扰动区域作为流场分析对象之一，绞刀转速的改变对其产生的影响很明显，吸泥嘴压力的变化对其产生的影响很小。吸泥嘴处的速度随吸泥嘴压力和绞刀转速增大而增大； （3）分析绞刀转速和吸泥嘴压力对绞刀流域中泥沙颗粒分布以及泥沙产量的影响。结果表明绞刀转速的改变对流域中泥沙颗粒的分布会产生很大影响，而吸泥嘴压力的变化对颗粒分布影响不明显。泥沙扩散范围随绞刀转速增大而减小，随吸泥嘴压力增大而减小。吸泥嘴处的泥沙颗粒浓度会随着绞刀转速的增大而减小，随吸泥嘴压力的增大而减小。总结泥沙产量计算方法和有关影响因素，计算绞刀转速的改变和吸泥嘴压力的改变对泥沙产量的影响。从环境保护和提高产量两个角度综合考虑，确定工况参数最佳组合方式。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 主要研究内容与技术路线

第2章 绞刀造型

2.1 绞吸挖泥船

2.2 绞吸挖泥船绞刀

2.3 疏浚土质与绞刀的选择

2.4 绞刀造型

2.5 绞刀配套设施

2.6 本章小结

第3章 绞刀流场分析理论与物理模型处理

3.1 绞刀流场研究的方法

3.2 绞刀流场分析理论

3.3 物理模型和网格划分

3.4 本章小结

第4章 绞刀流场分析

4.1 求解条件

4.2 绞刀转速对绞刀流场的影响分析

4.3 吸泥嘴压力对绞刀流场的影响分析

4.4 本章小结

第5章 泥沙颗粒的分布及产量分析

5.1 绞刀转速对泥沙颗粒分布的影响

5.2 吸泥嘴压力对泥沙颗粒分布的影响

5.3 绞刀工况对泥沙产量的影响分析

5.4 本章小结

第6章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间科研成果

攻读硕士学位期间参加的科研项目